黑板V-绘图仪

Main components:

• 1pcs xArduino Mega 2560。
• 1pcs x斜坡1.4控制器。
• 2pcs xA4988步进驱动模块。
• 2pcs xStepper Motor NEMA 17。
• 1pcs x伺服电机SG90。
• 1pcs xBlackboard Dimension 780x1200mm.
• 1pcs xGT2 6mm同步带2000mm.
• 2pcs x GT2 Timing Pulley 80 Teeth.
• 2PCS X XH2.54mm - 4p 20cm线电缆双连接器。
• 2 meter x 8P Rainbow Ribbon Cable.
• 2米x两个核心电源线。
• 1米X PVC方形塑料电气管道。
• 1PCS X空塑料线圈阀芯。我重复使用用于卷绕焊接锡线的空塑料线圈。
• 2pcs x Cable Gland For 8 - 12mm Cable Diameter.
• 16.pcs xRound Neodymium Magnets 10mm x 2mm。
• 1PCS X电源12/24 VDC。
• 1pcs xArduino programming cable with length 1.8m.
• 一些螺母M10，电缆扎带，纸A1尺寸。

黑板V-绘图仪是一种CNC绘图仪，通过在垂直表面上移动笔来绘制文本和图片。它具有简单的机械结构，包括：

• One blackboard.
• Two stepper motors with pulleys and belts.
• 一支笔起重微伺服。
• Couple of counterweights.
• 和重力力。

I have an 780 x 1200mm blackboard that my kids no longer use, so I make use of it to build a vertical plotter. My vertical plotter configuration is described in the picture below.

• 机宽度：550mm。
• Machine Height: 800mm.
• 皮带长度：1000mm。

• 准备黑板，我的黑板有外部尺寸780 x 1200 mm，包括铝支撑宽度30mm。

• Drilling 2 holes for mounting 2 stepper motors, the distance between two hole centers is 600mm.

• Mounting 2 stepper motors at the backside of blackboard.

• Attaching 2 pcs x pulleys 80 teeth to the motor shafts at the blackboard frontside. Pulley GT2 80 teeth has a pitch of 2mm per tooth so its diameter is: 80x2/PI = 50.955mm.

• 将4个孔钻到Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4板上的黑板顶部中心。

The main components to build the pen holder are including as follow:

• 流量耦合器，包括防尘帽。

• Empty tin wire plastic coil with center hole diameter 19mm, height 23mm and outer diameter 55mm.

• GT2 6mm定时带2000mm和两个电缆腺，8 - 12毫米直径。电缆。我使用了2种电缆腺，一个是由塑料制成的，另一个来自金属。

首先，我将2M定时带切成两个段，每个段1米长。要挂笔支架，我将链条从流量耦合移除，并通过电缆连接将它们连接到2个定时带。

将两个电缆腺插入空塑料线圈的中心孔中。我沿着塑料线圈对称地钻了8个孔并安装了4个螺栓M3x50，以悬挂定时带。后来我们可以使用这些螺栓悬挂额外的配重。

I glued a servo at bottom of plastic coil (at metal cable gland side) and soldered 3 wires from servo to RAMPS 1.4 controller. Finally, pen holder was hung on the motor stepper pulleys. I moved it manually and checked if it slipped or not.

更新: The pen holder was shaked and vibrated during plotting so I had to did some adjustments to get its balancing. The steps are as follows:

• Adding some more counterweights - nuts M10.

• 用圆形塑料，直径100毫米，厚度为10mm，将锡丝塑料线圈连接。

• Glueing the micro servo into round plastic and adjusting the servo arm so that it is as close to the pen tip as possible.

• 安装笔，拧紧电缆腺以夹紧并尝试通过旋转伺服臂抬起并降低笔。

• 完成。它的工作要好得多。

原理图

The V-Plotter connection diagram is shown below:

The main controllers of vertical plotter are an Arduino Mega 2560 and RAMPS 1.4. They control 2 stepper motors via A4988 drivers and one servo motor.

Notes:

• 为了使VPLotter正常运行，两个步进电机应沿相反方向旋转，因此我必须扭转右侧电机的电线。
• The RAMPS 1.4 provides four servo male headers tied to pins D11, D6, D5 & D4. My pen lift micro servo is controlled by pin D11.
• 关于伺服电源，我连接vcc.and5Vpins together (using jumper, 5V & Vcc headers for servo power supply are located nearby RESET button) following to the instructions from this page:https://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4

“斜坡上的连接器中的5V引脚仅将5V提供给辅助伺服连接器。它的设计使您可以将其跳转到VCC引脚，并使用Arduino的电源来供应5V，以供额外的伺服电源，如果您仅从USB或5V供电。由于arduino的电源没有大量额外的电源，如果您有一个，您可以直接将其连接到5V电源。如果您没有计划添加额外的伺服电源，您也可以将此引脚留下未连接“。

2. V-Plotter connection

• Hanging this pen holder on 2 pulleys of stepper motors, connecting all wires. For programming cable, I used an HP printer cable with length about 1.8m (HP Original 8121-0868 USB 2.0 A to B A-B Printer Cable) and it was pre-threaded inside the square plastic conduit.

• 为了整齐地和美观地布置电缆，我使用了PVC方形塑料电气管道以在内部运行布线。此外，根据A1纸张尺寸，八个钕磁铁在黑板背面粘合。

• Covering plastic conduit. Done.

• 准备A1纸进行测试。

我用了Makelangelo firmware在这个github那which was created and developed by丹·罗伊尔-Marginally Clever Robots那Limited。Makelangelo firmware can be used in many different controllers and kinematic systems.

• 支持机器人款式

#define偏光图1 //偏光图如makelangelo #define tradicidencexy 3 //龙门3轴设置。#define corexy 2 //龙门corexy设置。#define zarplotter 4 // 4电机，x形2d运动#define skycam 5 // 4电机，x形3d运动#define delta 6 // 3 arm delta机器人，旋转动作。未经测试。#define Stewart 7 // 6 Arm Stewart平台，旋转动作。未经测试。#define arm3 8 // 3dof托盘式机器人手臂。#define sixi 9 // 6dof机器人手臂。#define传统6 10 // 6轴机，没有限制。#define scara 11 // 2轴萨拉。

• 微控制器支持

#define board_rumba 1 //重婚折扣rumba板#define board_ramps 2 // mega2560 +斜坡1.4 #define board_sguinolulu 3 // sanguinolulu #define board_teensylu 4 // teensylu #define board_wemos 5 // wemos d1 r2 + cnc盾v3（参见board_wemos。

我对Mekalangelo固件进行了一些调整，使其与绘图仪兼容。细节如下：

• “configure.h“：垂直绘图仪的配置设置

- 绘图仪类型：偏光图

- 控制器：Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4

-No LCD

// ------------------------------------------------------------------------------------ // Robot styles supported //------------------------------------------------------------------------------ #define MACHINE_STYLE POLARGRAPH //------------------------------------------------------------------------------ // LCD panels supported //------------------------------------------------------------------------------ #define LCD_TYPE LCD_NONE //------------------------------------------------------------------------------ // Microcontrollers supported //------------------------------------------------------------------------------ #define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS

• “robot_polargraph.h.“: Configuration settings for polargraph

-Version: MAKELANGELO_5

-With Pen Lift.

- 没有LCD - 没有SDCard - 没有限位开关。

#define machine_hardware_version makelangelo_5 //更改我#define machine_has_liftable_pen .......................。。。。。。。。。。 #if MACHINE_HARDWARE_VERSION == MAKELANGELO_5 #ifndef MAX_SEGMENTS #define MAX_SEGMENTS (32) #endif //#define USE_LIMIT_SWITCH //#define HAS_SD //#define HAS_LCD #endif

• “configMotors.h“：步进电机和滑轮设置

- 我使用了步进电机Nema 17与Step Angel：1.8°。So the number of steps required for stepper motors to make 1 complete revolution:200步/转。

-A4988 micro-steps setting:16.。

- 我使用了GT2同步带，每个牙齿的音高为2mm，GT2-80滑轮具有80颗牙齿。价值80x2=160mm（PULLEY_PITCH）表示步进电机使1旋转的滑轮（滑轮直径= 160 / PI = 50.9mm）的行进距离。

#pragma once /* * Motor settings shared between various kinematic systems */ // choose one of the following #define NORMAL_MOTOR_STEPS 200 // 1.8 degrees per step // stepper motor drivers can use microstepping to split steps into fractions of steps for greater precision. // A4988 drivers (Marginallyclever.com default) use 16x. #ifndef MICROSTEPS #define MICROSTEPS (16.0) #endif // Using GT2 timing belt, which has 2mm teeth. // I also use GT2-80 pulleys which have 80 teeth. // 80*2 means the pitch is 160. #define PULLEY_PITCH (160.0) #if NORMAL_MOTOR_STEPS == 200 #define DEFAULT_FEEDRATE (180.0) #define DEFAULT_ACCELERATION (150.0) #define DEGREES_PER_STEP (1.8) #endif #if NORMAL_MOTOR_STEPS == 400 #define DEFAULT_FEEDRATE (100.0) #define DEFAULT_ACCELERATION (150.0) #define DEGREES_PER_STEP (0.9) #endif

• “board_ramps.h“：Arduino Mega 2560针设置

Take note that the RAMPS 1.4 provides four servo male headers tied to pins D11, D6, D5 & D4. I used pin D11 for controlling pen lift micro servo.

#define max_board_servos（1）/ *默认值：4 * / #define servo0_pin（11）/ *默认值：11  - 伺服1 * / #define servo1_pin（6）#define servo2_pin（5）#define servo3_pin（4）

Makelangelo software是一个计算机工具，包含配置和导出垂直绘图仪的打印文件所需的一切。它允许我们调整绘图仪配置，纸张尺寸，笔升降微伺服设置....此外，它还具有用于将图像转换为GCODE并将其发送到绘图仪控制器的工具。

我们可以参考如何使用MakelangeGo软件：https：//mcr.dozuki.com/guide/5.+makelangelo+softwa ...

• Open Makelangelo software and connect to Arduino Mega 2560.

- 我们应该检查步进电机方向和旅行距离：来自“Manual Driving“drop-down list, click buttons left, right, up, down, with optional travel distances of 1, 10, 100mm.

- 点击笔起/笔下来buttons to check the micro servo functioning.

• Click on "设置“选项卡并配置机器。

- 型号：Makelangelo（定制）。

- 机器宽度：550（mm）。

- 机床高度：800（mm）。

-Acceleration: 10 (mm/s²).

• 设置纸张尺寸和边距。

• 设置笔并绘制速度。通过调整伺服角度值，提升速度和“，可以校准笔升/下的笔升起/下降Test“ 纽扣。

• 单击内置功能“生成艺术”,选择图和调整任何额外的标准ameters we want to draw.

• Click on "打开文件“to select the images. Makelangelo software can converts the JPG, PNG, BMP, GIF, or DXF/SVG images into GCODE in several styles of conversion format, such as:

-Boxxy

-Multipass

- 交联

- PUSLE LINE.

- 脉冲螺旋

- 等等 ...

我写了一个小Excel templateto simulate a vertical plotter. Realistically speaking, Excel is a useful tool and it has been used in most of my works or D.I.Y projects that I have gone through.

我们进入X，Y坐标，Excel模板将模拟笔位置，以及从滑轮到笔的皮带长度，从滑轮到配重。

要执行第一次测试，我点击了内置功能“生成艺术“那selected a "Your message here“在下拉列表中，选择大小和字体，键入消息然后单击”Start“。

And this is the result.

我们可以看到它在下面的视频上的工作方式：

测试“lissajous.“来自”的图表生成艺术“ 标签。

Continue to test "Spirograph“from "生成艺术“ 标签。

“周二“是我女儿的名字，她很兴奋地着色她的名字。结果看起来真的醒目。

I tried to draw a portrait.

结果让我感到惊讶。看起来很棒！

We can export an image in DXF/ SVG format from Inkscape with hatch fill extensions then open this DXF/ SVG file in Makelangelo, simply clickStart进行。

以下是黑板V-PLOTTER项目的其他一些图片。多亏了丹罗伊耶 - 边缘聪明的机器人，有限- 适用于伟大的固件和软件。

谢谢你的阅读！